安塞油田水淹特征评价技术

赵 涛 ，苏 成，余常燕，童 刚，辛元丹，许 爽，谢耀荣，赵晓红，陈贞万，张红涛

（1.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 716000；2.北京凯博瑞石油科技有限公司，北京 100083）

水淹层评价主要以测井资料为研究基础，目前应用广泛的水淹层测井评价方法有电阻率、自然电位分析法。除此之外，还有综合分析法、侧钻电阻率比值法、复电阻率法、激发电位识别法、介电测井法、碳氧比识别法、核磁共振识别法等。由于测井学与数学、物理学、计算机科学具有紧密的联系，水淹层测井评价也经常采用这些学科中的经典方法解决问题。特别是近年来利用神经网络技术、模糊聚类、灰色系统等机器学习技术在水淹层识别中的应用进行了大量研究用于识别水淹层[1-4]。2010 年，贺顺义、谢楠等[5]认为油层水淹前后测井响应发生变化，沉积微相会影响储层物性与水淹程度的变化关系，因此在确定水淹层沉积微相下开展含油饱和度的求取，可以提高水淹层解释准确率。施尚明等[6]分析油层水淹时的孔渗前特征，得到了升平油田葡萄花油层水淹时电阻率曲线与自然电位曲线的变化规律，从而通过储层参数计算建立了该区块水淹层测井评价方法。本文以A 油田A 区长6 层作为研究对象，通过对近几年完钻的检查井、更新井、加密井和各种化验分析资料的分析研究和对其水淹机理、水淹特征分析，弄清了水淹后油层岩性、物性、电性、含油性和地层水矿化度的变化规律，总结出了适合于A 油田A区特低渗透率油藏的水淹层解释方法。在水淹层解释的实际应用中，能够准确识别水淹层为剩余油分布评价及老区挖潜奠定了基础。

1 水淹前后储层特征变化

A 油田A 区长6 层属三角洲水下分流河道沉积环境，具有油层厚度大，横向分布稳定，但纵向非均质性强的特点，其岩性、物性和含油性之间有较好的对应关系。有效储层以长石砂岩、岩屑长石砂岩为主，渗透率和孔隙结构对含油饱和度有明显的控制作用，储层岩性变细或泥质杂基组分含量增高是储层物性变差的主要因素。该区勘探和开发时间较长，最初探井和开发井测井为JD-581 系列，此后是小数控系列，近几年完钻的加密和调整井均采用阵列式感应系列。虽然测井系列跨度大，但资料品质优良，能有效地反映储层的性质，满足水淹层研究和解释的需要。

1.1 油层随水淹程度的增强含油饱和度明显下降

长6 油层5 口油井21 块样品水驱油实验表明：含水率为95 %时岩心的含油饱和度下降量为12.9 %～32.8 %，含水率为98 %时为13.8 %～36.3 %，含水率为100 %时为17.1 %～41.5 %，含油饱和度的降低，与油层的渗透率有着密切的关系，且随含水率增大含油饱和度明显下降。

1.2 油层随水淹程度的增强地层水矿化度明显变小

A 油田A 区长6 层主要采用注水开发，水驱开发确保油田稳产，注入水为洛河层水，注入水矿化度平均0.28 g/L，水型为硫酸钠。研究区地层水矿化度平均72.58 g/L。由于注入水矿化度远低于地层水矿化度，随水淹程度的增强，注入水进入油层后稀释地层水，使油层矿化度会大幅度降低。

1.3 油层水淹后油层内部发生了不同程度的变化

油层水淹后储层内部既有物理变化，也有化学变化。物理变化：一是部分黏土矿物发生水解、分解和破裂，形成各种大小不等、形态各异的不规则岩屑碎片。被注入水打碎的黏土矿物随着水的流动填充在部分喉道及狭窄的小孔隙中，使储层孔隙变小，喉道进一步变窄，部分孔隙和喉道可能还会堵塞，使储层物性变差，对于物性本身就差的储层，会使储层进一步变差；二是油层被水淹后，储层物性好的区域孔隙和喉道内细小颗粒被水冲刷冲洗，导致物性好的区域油层渗透率更加变好，孔隙变大，油层内非均质性增强。化学变化：由于注入水与原始地层水水型配伍性差，引起油层内部出现新生垢矿物，如硫酸盐、碳酸盐、铁质等，附着在孔隙和喉道上，导致油层渗透率降低、孔隙度变小，使油层物性明显变差或储层堵塞。

2 水淹层特征分析

2.1 储层非均质性增强，高渗透层段注水突进

根据研究区长6 层检查井取心分析结果及油层纵向上渗透率变化特点，可以看出：特低渗透率油藏与中、低渗透率油藏的水淹机理和水淹特征完全不同。对于特低渗透率油藏主要原因是由于储层喉道半径小，储层非均质性强，不同渗透率的毛细管作用力差别很大，渗透率变化愈大这种现象愈严重（见图1），造成注入水只沿高渗透率层段突进，对上下层段波及程度较小，有些储层几乎不下沉，所以也很少发生离子交换。

2.2 岩石润湿性不同，油层水淹机理不同

岩石润湿性是影响油层水淹程度的重要因素之一。对于亲水储层，毛细管力就是其作用力，使注入水可获得附加动力，油更容易被注入水从孔隙喉道中驱替出来；对于亲油储层，毛细管力却成为注入水的附加阻力，阻止注入水将油从孔隙喉道中驱出。也就是说亲水岩石水驱油过程为吸吮过程，而亲油岩石水驱油过程则为驱替过程。

通过对研究区长6 层40 口井161 块实验样品统计，弱亲水、亲水油层占总样品数的64 %，而亲油和弱亲油油层只占总样品数的21.1 %，可以看出研究区油层润湿性以亲水、弱亲水为主，亲油和弱亲油油层只是在储层中局部区域分布，由于油层偏亲水特征，使得研究区油层具有较高的束缚水饱和度，有利于注水水驱开发，也便于淡水水驱油藏的水淹层解释。

图1 A 油田A 区长6 层检查井毛管压力曲线

亲水油层：如研究区1 井为偏亲水的低阻油层,很容易误认为水层，但是该井初期产油0.36 t/d，含水26.53 %，目前产油0.85 t/d，含水42.48 %，为典型的低阻油层；研究区2 井属偏亲油的高阻油层，但该井初期产油0.78 t/d，含水35 %，目前产油0.36 t/d，含水38.98 %。

3 水淹层测井解释方法

3.1 油层水淹后的测井响应特征

油层水淹后，其岩性、物性变化相对较小，而地层水矿化度、储层含油饱和度变化较大，这些变化在测井响应曲线上反映却十分明显。

3.1.1 油层水淹后感应电阻率曲线变化 依据阿尔奇公式可以看出：油层水淹后，阿尔奇公式中的各项参数都发生了变化，但a、b、m、n、Φ 变化极小，可认为是常数，变化最大的是Rw（地层水电阻率）和Sw（含水饱和度），所以Rt（感应电阻率）是识别油层水淹程度的重要参数之一。

油层水淹后，随着水淹程度的增强，地层水矿化度逐渐变小、储层含水饱和度逐渐变大的特征，所以感应电阻率曲线随着水淹程度的增强，表现为异常偏高的特征。

3.1.2 油层水淹后自然电位曲线变化 根据自然电位曲线反映扩散～吸附电动势理论，自然电位幅度的大小主要取决于地层水矿化度与泥浆滤液矿化度的比值。当油层水淹后，地层水矿化度大幅度降低，必然影响到自然电位的幅度与形态，这种变化在水淹段厚度比较大的情况下表现比较明显，如3 井（见图2）；而在油层厚度较薄时却不明显，如4 井（见图3）。

3.2 测井解释评价水淹层

对于特低渗透率油藏的水淹层解释，本次主要采用新、老井叠合对比法，选择老井的原则是：确认是油层、距离新井最近且储层岩性、物性、油层厚度差异最小。分析它们之间的测井曲线变化规律和特征，经过两口井综合对比分析，依据油层水淹后测井曲线的变化特征来确定油层的水淹程度。通过研究区所有加密井和检查井的复查落实，解释符合率较高，事实证明，研究区用这种方法可以排除因储层岩性、物性、润湿性等因素的影响，可以较好的解释水淹层。

根据油层的水淹机理，当注入的淡水在油层中向前推进时，注入水扩散到储层中淡化束缚水中的盐离子，地层水矿化度变小，所以在驱替前沿，地层水矿化度较高并趋近于原始地层水矿化度。随着水淹程度的增强，在远离驱替前沿部位，地层水矿化度降低并趋近于注入水矿化度。水淹层中，含油饱和度的降低导致了油层电阻率的降低，但注入淡水又会使油层电阻率在某种程度上增高，所以在水淹初期，随着含水饱和度的增加，电阻率有下降的趋势，但到水淹中、后期，随着地层水的淡化，电阻率不再降低，反而异常偏高，超过未水淹油层的电阻率。研究区长6 层在水淹层解释中很难发现油层水淹后电阻率降低的现象，主要原因是由于高渗透率层段油层厚度薄，分布范围小，注入水只沿高渗透率层段向前推进，使其初始水淹过程较短，其次是注水时间长，这也是研究区中水淹现象较少的原因。油层强水淹后电阻率大幅度升高的主要原因一是注入水矿化度低；二是油层被淡化的束缚水饱和度较高，一般在40 %～50 %。

图2 3 井长6 层解释成果图

图3 4 井（新）、C 井（老）对比图

4 水淹层解释方法在A 井区的应用

以A 井区5 井为例：5 井是一口加密采油井，强水淹段1 545.2 m～1 547.2 m，射孔段1 539.0 m～1 542.0 m，1 550.0 m～1 553.0 m，避开了强水淹段，加砂量:15 m3，小型压裂，试油结果:油:6.09 t/d，水:15.39 m3/d，累计:油:4.46 t/d，水:176.36 m3/d，明显排液不彻底。投产后水多油少，含水率从50 %左右迅速增加到98 %以上随后关井。压裂规模合理，试油、排液与解释结论一致。

W14-111 井：相邻老井W14-010 井储层特征、油层厚度与W14-111 井相似，初期试油产油8.07 t/d，产水1.8 m3/d，储层含油性较好。后期投产井W14-010，此段电阻率异常偏高，自然电位曲线与老井明显偏移，根据扩散～吸附电动势理论，自然电位幅度的大小主要取决于地层水矿化度与泥浆滤液矿化度的比值。油层水淹后，地层水矿化度大幅度降低，必然影响到自然电位的幅度与形态，这种变化在水淹段厚度比较大的情况下比较明显，油层水淹后地层水矿化度降低也会引起电阻率的大幅度偏高，该段试油结论为油花，与水淹层为高水淹结论认识一致。

W14-7 井：相邻老井W14-07 井储层特征、油层厚度与W14-7 井相似，两井对比后期投产井W14-07 井2 号层电阻率异常偏高，自然电位曲线与邻井W14-07明显偏移，根据油层水淹后测井曲线的变化特征，认为该段水淹。W14-7 井投产即高含水，与二次结论认识一致。

5 结论

（1）针对鄂尔多斯盆地三角洲前缘沉积环境下所形成的特低渗透油藏水淹层的测井解释，以纵向上储层的非均质性理论为依据，采用新、老井叠合对比法，对测井曲线特征进行对比分析，可以很好的进行水淹层的解释。特低渗透油藏由于喉道半径小，毛细管作用力强，储层非均质性强，对于偏亲水的高渗透率层段往往是注入水的优先通道，首先被水淹，而偏亲油的低渗透率层段很少能波及到并与其发生离子交换。

（2）低渗透油藏储层非均质性强高渗透率层段厚度薄，分布范围小，使其水淹初期过短，水淹后低水淹和高水淹特征明显，中水淹特征较少。由于注入水和地层水矿化度差异大，储层偏亲水束缚水饱和度高，油层水淹后电阻率值升高十分明显。对于水淹厚度较大的层段，自然电位曲线也有比较明显的反映。